1、2022-6-7分分 析析 化化 学定学定义、特点和方法义、特点和方法2022-6-72022-6-7课堂教学目录课堂教学目录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 误差及分析数据的统计处理误差及分析数据的统计处理第三章第三章 滴定分析滴定分析第四章第四章 酸碱滴定法酸碱滴定法第五章第五章 配位滴定法配位滴定法第六章第六章 氧化还原滴定法氧化还原滴定法2022-6-7 1.1 分析化学的任务和作用分析化学的任务和作用 1.2 分析方法的分类分析方法的分类 1.3 分析化学进展分析化学进展 2022-6-7 分析化学：是人们获得物质化学组成和结构信息分析化学：是人们获得物质化学组成和结构信息的科学。
2、主要研究获得物质化学组成，结构信息的科学。主要研究获得物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的一门科学。分析化学是，分析方法及相关理论的一门科学。分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域之一。化学研究中最基础、最根本的领域之一。 2022-6-7定性分析：定性分析：鉴定物质的化学组成鉴定物质的化学组成(或成分或成分),如元素如元素,离子离子,原原 子团子团,化合物等化合物等,即即解决物质是什么的问题解决物质是什么的问题。 定量分析：定量分析：测定物质中有关组分的含量测定物质中有关组分的含量,即即“解决物质是解决物质是 多少的问题多少的问题。结构分析：结构分析：确定物质的化学结构确定物质的化
3、学结构,如分子结构如分子结构,晶体晶体结构等结构等。2022-6-7u 确定确定物质的物质的化学组成化学组成定性分析定性分析u 测量测量各组成的各组成的含量含量定量分析定量分析u 表征物质的表征物质的化学结构、构象、形态、能态化学结构、构象、形态、能态结构分析、结构分析、 构象分析，形态分析、能态分析构象分析，形态分析、能态分析u 表征表征物质组成、含量、结构、形态、能态的物质组成、含量、结构、形态、能态的动力学特征动力学特征 动态分析动态分析例如：例如：茶叶中有哪些微量元素茶叶中有哪些微量元素？茶叶中咖啡碱的含量茶叶中咖啡碱的含量？咖啡碱咖啡碱的化学结构的化学结构？微量元素的形态？化学成分的
4、空间分布？微量元素的形态？化学成分的空间分布？在不在不同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化同的生长阶段，茶叶中的营养成分的变化？ 例如：生物大分子结构与功能的关系？例如：生物大分子结构与功能的关系？2022-6-7 1.1.分析化学中突出分析化学中突出“量量”的概的概念念 如：测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分析方法有关。 2.2.分析试样是一个获取信息、分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程降低系统的不确定性的过程 2022-6-7 3.3.实验性强实验性强 强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题的能力。 4.4.综合性强综合性强 涉及化学、生物、
5、电学、光学、计算机等,体现能力与素质。 分析化学工作者应具有很强的责任分析化学工作者应具有很强的责任心心。2022-6-7在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码在化学研究工作中的作用：新物质鉴定在化学研究工作中的作用：新物质鉴定 结构与性能结构与性能在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测在现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测分析化学与社会：环境、体育、破案分析化学与社会：环境、体育、破案2022-6-7 地位地位：化学学科的重要分支，四大基础化学之一。：化学学科的重要分支，四大基础化学之一。 内容内容：分析化学是研究物质的化学组成的分析方法
6、及有：分析化学是研究物质的化学组成的分析方法及有关理论的一门学科关理论的一门学科 任务任务：物质的化学组成，：物质的化学组成，a:a:是什么？（定性分析）、是什么？（定性分析）、b:b:是多少？（定量分析）是多少？（定量分析） 范围范围：析化学包括的范围很广泛。：析化学包括的范围很广泛。 从分析对象来说，包括各种气态、固态或液态的无机物从分析对象来说，包括各种气态、固态或液态的无机物和有机物；从分析要求说，包括各种元素、化合物，原和有机物；从分析要求说，包括各种元素、化合物，原子团和有机官能团等的定性和定量分析以及它们存在形子团和有机官能团等的定性和定量分析以及它们存在形式和化学结构等方面的分
7、析。式和化学结构等方面的分析。 从分析方法来说：化学法、物理法、物理化学（仪器分从分析方法来说：化学法、物理法、物理化学（仪器分析）研究的范围越来越大析）研究的范围越来越大. . 2022-6-7在科学的应用中占有显著的地位。称为科学和技术的在科学的应用中占有显著的地位。称为科学和技术的眼睛。眼睛。诺贝尔物理、化学奖中，有四分之一的项目与分析化诺贝尔物理、化学奖中，有四分之一的项目与分析化学有关。学有关。国际：国际：36国家，国家，1075个分析化学机构；美国个分析化学机构；美国20万化万化学家，学家，4万热从事分析化学，万热从事分析化学，3000多所大学，多所大学，270多所多所有分析化学专
8、业。有分析化学专业。有的国家、大学单独设系。有的国家、大学单独设系。2022-6-7中中 国：国：10个国家级分析测试中心个国家级分析测试中心12个部级测试中心个部级测试中心21个省市测试中心个省市测试中心137个国家级产品质量监督检验中心个国家级产品质量监督检验中心300多个进出口商品检验室多个进出口商品检验室8千多个环境监测机构千多个环境监测机构数十万庞大的分析队伍数十万庞大的分析队伍2022-6-7研究成果：研究成果： 人工合成胰岛素的结构分析；人工合成胰岛素的结构分析； DNA新结构的发现；新结构的发现； 生命登月计划的生命登月计划的1%； 超导材料的研究；超导材料的研究； 兴奋剂检测
9、中心等。兴奋剂检测中心等。社会社会其它科学技术领域其它科学技术领域社会需要社会需要研究与发展研究与发展分析问题分析问题分析化学分析化学分析化学与社会和其它分析化学与社会和其它科学技术领域的关系科学技术领域的关系42022-6-72022-6-7分类分类 一一 、按分析任务分类按分析任务分类 二、二、 按分析对象分类按分析对象分类 三、三、 按分析方法分类按分析方法分类 四、按数量级分类四、按数量级分类进展进展2022-6-7一、分析化学的分类一、分析化学的分类51. 按分析任务分类按分析任务分类 (1) (1) 定性定性 含何种元素，何种官能团含何种元素，何种官能团 (2) (2) 定量定量
10、含量含量 (3)(3)结构结构 形态分析形态分析, ,立体结构立体结构, ,结构与活性结构与活性2022-6-7 2. 按分析对象分类按分析对象分类5 (1) (1) 无机分析无机分析 (2) (2) 有机分析有机分析 (3) (3) 生物分析生物分析 (4) (4) 药物分析药物分析2022-6-73. 按分析方法分类按分析方法分类5 化学分析：化学分析： 重量分析重量分析 容量分析（各种滴定分析）容量分析（各种滴定分析） 仪器分析：仪器分析： 电化学分析电化学分析 光化学分析光化学分析 色谱分析色谱分析 波谱分析波谱分析2022-6-74.4.按数量级分类按数量级分类 常量，微量，痕量（常
11、量，微量，痕量（1010-6-6），超痕量（），超痕量（1010-9-91010-12-12） 克克 毫克毫克 微克微克 纳克纳克 皮克皮克 飞克飞克 10 10-3-3 10 10-6-6 10 10-9-9 10 10-12-12 10 10-15-15 ppm ppt ppbppm ppt ppb2022-6-7分分析析化化学学化学分析仪器分析酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱2022-6-7 分析化学研究对
12、象分析化学研究对象1.1.由分析对象来看由分析对象来看 有机物分析无机物分析生物活性物质生物活性物质2.2.由分析对象的数量级来看由分析对象的数量级来看3.3.由分析自动化程度来看由分析自动化程度来看常量微量痕量分子水平分子水平手工操作仪器自动全自动智能化仪器智能化仪器2022-6-7分析化学的建立与发展 在19世纪无机化学知识逐渐系统化的时候,永斯贝采利乌斯(Jns Jakob Berzelius)分析天平的发明和使用,使测量得到的实验数据更加接近真实值,这样任何一个定律都有一个确凿的事实证明.永斯贝采利乌斯把测定原子量的很多新方法,新试剂,新仪器引用到分析化学中来,使定量分析精确度达到了一
13、个新的高度.而后来人们都尊称他为分析化学之父. 2022-6-7 在定性分析方面,1829年德国化学家罗斯(Hoinrich Rose)编写了一本分析化学教程，首次提出了系统定性分析方法.这与目前通用的分析方法已经基本相同了.而到18世纪末,酸碱滴定的各种形式和原则也基本确定. 2022-6-7 而对于分析化学的一个重要部分光谱光谱分析,则是从牛顿开始的.牛顿从1666年开始研究光谱,并于1672年发表了他第一篇论文光和色的新理论。从此,观察和研究光谱的人也越来越多,观测的技术也越来越高明.而在1825年英国物理学家包特包特(Talbot)制造了一种研究光谱光谱的仪器,对碱金属火焰进行研究,发
14、现了元素有特征光谱的现象.后来德国科学家本生本生(Bunsen)与基尔霍夫基尔霍夫(Kirchhoff)利用本生灯发现了元素铯和铷.光谱学作为分析化学的一个重要分支从此诞生. 2022-6-7 进入20世纪之后,随着科学技术和工业的发展,新的分析方法-仪器分析产生了,包括吸吸光光度法光光度法,发射光度法发射光度法,极谱分析法,放射分析放射分析法法,红外光谱红外光谱,紫外可见光光谱紫外可见光光谱,核磁共振等现代化分析方法.这些分析方法超越了经典分析方法的局限,灵敏度可以达到很高的水平. 2022-6-7 目前分析化学还处于第三次变革,这意味着分析化学不再局限于测定物质的组成和含量,而还要对物质的
15、状态,结构,微区微区,薄层薄层和表面的组成与结构以及化学行为化学行为和生物活生物活性性等到做出瞬时的追踪,无损的和在线监测等分析及过程控制.甚至是要求直接观察原子或分子形态和排列. 2022-6-7第一个重要阶段：第一个重要阶段：20世纪二三十年代利用当时物理化学中的溶世纪二三十年代利用当时物理化学中的溶液化学平衡理论，动力学理论，如沉淀的生成液化学平衡理论，动力学理论，如沉淀的生成和共沉淀现象，指示剂作用原理，滴定曲线和和共沉淀现象，指示剂作用原理，滴定曲线和终点误差，催化反应和诱导反应，缓冲作用原终点误差，催化反应和诱导反应，缓冲作用原理大大地丰富了分析化学的内容，并使分析化理大大地丰富了
16、分析化学的内容，并使分析化学向前迈进了一步学向前迈进了一步.2022-6-7第二个重要阶段：第二个重要阶段：20世纪世纪40 年代以后几十年，第二次世界大战前后，年代以后几十年，第二次世界大战前后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的发物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的发展，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。展，改变了经典分析化学以化学分析为主的局面。 原子能技术发展，半导体技术的兴起，要求分析化原子能技术发展，半导体技术的兴起，要求分析化学能提供各种灵敏准确而快速的分析方法，如半导体材学能提供各种灵敏准确而快速的分析方法，如半导体材料，有的要求纯度达料，有的要求纯
17、度达 99.9999999%以上，在新形势推以上，在新形势推动下，分析化学达到了迅速发展。动下，分析化学达到了迅速发展。最显著的特点是各种仪器分析方法和分离技术的广泛最显著的特点是各种仪器分析方法和分离技术的广泛应用。应用。2022-6-7第三个重要阶段第三个重要阶段自自20世纪世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的信年代以来，以计算机应用为主要标志的信息时代的到来，促使分析化学进入第三次变革时期。息时代的到来，促使分析化学进入第三次变革时期。由于生命科学、环境科学、新材料科学发展的需要，基由于生命科学、环境科学、新材料科学发展的需要，基础理论及测试手段的完善，现代分析化学完全可能为各种础
18、理论及测试手段的完善，现代分析化学完全可能为各种物质提供组成、含量、结构、分布、形态等等全面的信息物质提供组成、含量、结构、分布、形态等等全面的信息，使得微区分析、薄层分析、无损分析、瞬时追踪、在线，使得微区分析、薄层分析、无损分析、瞬时追踪、在线监测及过程控制等过去的难题都迎刃而解。监测及过程控制等过去的难题都迎刃而解。分析化学广泛吸取了当代科学技术的最新成就，成为当分析化学广泛吸取了当代科学技术的最新成就，成为当代最富活力的学科之一。代最富活力的学科之一。2022-6-7分析化学分析化学主要发展趋向主要发展趋向生物分析环境分析过程分析表面分析大分子表征化学图象无损分析单细胞分析单分子单聚集
19、体分析固定化传感器定性教育接口活体分析实时分析原位分析在线分析化学计量学自动化微型化新技术新仪器新原理分离技术仪器和计算机联用技术其它科技领域2022-6-7三、分析化学的应用三、分析化学的应用 ( (一一) )、农业：、农业：土壤土壤农药农药化肥化肥 2022-6-7( (二二) )、工业生产：、工业生产： 质检（产品、原材料）质检（产品、原材料） 2022-6-7( (三三) )、生命科学：、生命科学： 头发中微量元素含量与疾病的关系。头发中微量元素含量与疾病的关系。 正常人发锰含量为正常人发锰含量为0.7ug/g0.7ug/g。心脏病者为。心脏病者为0.42ug/g0.42ug/g。肿瘤
20、。肿瘤患者及早衰者发锰含量也较低。患者及早衰者发锰含量也较低。 又如体分析，将很小的探头插入体细胞中，测定多巴胺、又如体分析，将很小的探头插入体细胞中，测定多巴胺、肾上腺素、维生素、糖等含量，对了解生命规律、大脑功肾上腺素、维生素、糖等含量，对了解生命规律、大脑功能很有意义。能很有意义。 又如人体一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎样循环变化又如人体一天究竟需要多少糖，人体中糖是怎样循环变化的，就需测定体内的糖含量。人工胰脏就需糖的检测器。的，就需测定体内的糖含量。人工胰脏就需糖的检测器。 2022-6-7( (四四) )、环境保护、环境保护： 环境监测环境监测( (大气、水、土壤分析等）大气、水
21、、土壤分析等）测定空气中污染物如测定空气中污染物如NONO2 2,SO,SO2 2,CO,CO等含量，这两者不等含量，这两者不仅对人体呼吸道有影响，而且仅对人体呼吸道有影响，而且造成酸雨。烟镉会引起肾功能造成酸雨。烟镉会引起肾功能衰退，吸入过多会头痛，头晕，衰退，吸入过多会头痛，头晕，呕吐，胸痛，死亡。呕吐，胸痛，死亡。2022-6-7六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器管，皮肤有损害，六价铬的毒性大于三价铬，对呼吸器管，皮肤有损害， 也能也能致癌。致癌。水源根据不同的需要，各国制定了不同的用水标准，生活用水源根据不同的需要，各国制定了不同的用水标准，生活用水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织
22、允许的限量，水，考虑有害物对人体的影响，世界卫生组织允许的限量，如铅如铅0.1mg/l,0.1mg/l,铬铬0.05mg/l,0.05mg/l,镉镉0.01mg/l,0.01mg/l,汞汞0.001 mg/l0.001 mg/l。 工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、工业用水，考虑钙、镁、铁、铅、硫酸盐、pHpH、溶解氧、溶解氧等。等。 农业用水，考虑微量元素对作物的影响。农业用水，考虑微量元素对作物的影响。 水产用水，考虑农药及微量元素与对立类的影响水产用水，考虑农药及微量元素与对立类的影响 。另外还有废水的排放标准，我国河水的污染及为严重。另外还有废水的排放标准，我国河水的污染及为严重。
23、2022-6-7例如例如2020世纪世纪5050年代日本年代日本 发生的发生的公害病公害病痛痛病和水俣病，痛痛病和水俣病，曾惊动了全世界。曾惊动了全世界。为了寻找痛痛病的病因，经历了为了寻找痛痛病的病因，经历了1111年之久。后来环境分年之久。后来环境分 析化析化学工作者用光谱检查出病区的河水中含有铅、镉、学工作者用光谱检查出病区的河水中含有铅、镉、 砷等有害砷等有害元素，继而用元素追踪的手段，分析病区的土元素，继而用元素追踪的手段，分析病区的土 壤和粮食壤和粮食, ,发发现铅、镉等含量偏高现铅、镉等含量偏高, ,以后又进一步对痛痛以后又进一步对痛痛 病患者的尸骨进病患者的尸骨进行光谱定量分析
24、。骨灰中的锌、铅、镉行光谱定量分析。骨灰中的锌、铅、镉 含量高得惊人。为了含量高得惊人。为了确定致病因子，又以锌、铅、镉分确定致病因子，又以锌、铅、镉分 别掺入饲料喂养动物别掺入饲料喂养动物, ,在在动物身上进行元素追踪分析动物身上进行元素追踪分析, ,配配 合病理解剖，证实了镉对骨合病理解剖，证实了镉对骨质的严重危害性，揭开了痛质的严重危害性，揭开了痛 痛病的病因之谜。痛病的病因之谜。与此类似，日本渔民的与此类似，日本渔民的水俣病水俣病是汞污是汞污 染引起的这一事实，也染引起的这一事实，也是通过对元素的追踪分析确定的。是通过对元素的追踪分析确定的。2022-6-7( (五五) )、军事、军事
25、 生化武器生化武器 化学武器具有很大威胁力，人们化学武器具有很大威胁力，人们对此很恐惧，如中东伊拉克可以对此很恐惧，如中东伊拉克可以制作毒气检测器装备在士兵及车制作毒气检测器装备在士兵及车辆上，以避免辆上，以避免a:a:人睡觉时被中毒。人睡觉时被中毒。b:b:毒气闻多时，失去判别力。毒气闻多时，失去判别力。a:a:神经类，含磷有机物；神经类，含磷有机物；b:b:溃烂类，芥子气。溃烂类，芥子气。 F-117AF-117A潜隐飞机是用塑料、树脂潜隐飞机是用塑料、树脂等有机物制成，或涂上一层物质。等有机物制成，或涂上一层物质。2022-6-7( (六六) )、天体科学、天体科学 月球岩石的分析可以帮
26、助月球岩石的分析可以帮助了解太阳系及月亮的形成，了解太阳系及月亮的形成，用飞行器到其它星上检测用飞行器到其它星上检测是否会有氮生命基础。是否会有氮生命基础。 用光谱分析法分析恒星上用光谱分析法分析恒星上的组成、变化规律等。的组成、变化规律等。2022-6-7( (七七) )、医药卫生、医药卫生 医院里常需对病人进行血医院里常需对病人进行血的化验，全国各地都有药的化验，全国各地都有药检分析杂志。检分析杂志。 制备中成药前需测量中药制备中成药前需测量中药中有效成分的含量及配比。中有效成分的含量及配比。 兴奋剂检测兴奋剂检测2022-6-71) 肉毒杆菌毒素肉毒杆菌毒素：迄今最毒的致死毒素：迄今最毒
27、的致死毒素,据推算据推算,成人致死成人致死量仅需一亿分之七克量仅需一亿分之七克(70ng),有有7种不同免疫型体种不同免疫型体.2) 硒与白内障硒与白内障:营养需要范围为营养需要范围为110-7 210-6;达到达到310-6 110-5将引起慢性中毒将引起慢性中毒;超过超过110-5会引起会引起急性中毒急性中毒,以致突然死亡以致突然死亡. 人视网膜含硒量人视网膜含硒量7 g正常。正常。 动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。动物肝脏、海味、大蒜、蘑菇等含硒丰富。3) 碘盐碘盐:黑龙江省集贤村黑龙江省集贤村,1000多人多人.约约200个傻子个傻子,引用水、引用水、土壤严重缺碘所致。土壤严重缺
28、碘所致。4)拿破仑死因拿破仑死因：头发分析：头发分析(中子活化、荧光中子活化、荧光)，As、Pb含量含量特高，中毒而死。侍者所为。特高，中毒而死。侍者所为。2022-6-7( (八八) )、科学研究、科学研究 几乎所有涉及化学的研究均用到分析化学，几乎所有涉及化学的研究均用到分析化学， 有机合成时，需测定产品含量，产品是什么，中间产物是有机合成时，需测定产品含量，产品是什么，中间产物是什么？什么？ 无机化学研究络合物时，需测定络合比，电化学、光化学无机化学研究络合物时，需测定络合比，电化学、光化学特性；特性； 新型材料的合成也需分析化学（超导、高分子导电材料），新型材料的合成也需分析化学（超导
29、、高分子导电材料），考古学需测定古物的年代、组成。考古学需测定古物的年代、组成。2022-6-7( (九九) )刑事侦破刑事侦破 各人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断现场的头各人头发中微量元素含量不同，通过测定可判断现场的头发是谁的，发是谁的， 绘画中白粉既做颜料，又可打底，古时只有铅白，绘画中白粉既做颜料，又可打底，古时只有铅白，18701870年年前无前无ZnOZnO和二氧化钛，文艺复兴时的油画中的白粉若有锌、和二氧化钛，文艺复兴时的油画中的白粉若有锌、钛，那就是复制品。钛，那就是复制品。 德黑兰附近有个牧场，德黑兰附近有个牧场，19721972年大批羊死亡，场主指控有人年大批羊死亡
30、，场主指控有人破坏破坏, ,通过测定羊胃中的草通过测定羊胃中的草, ,发现含大量的硒发现含大量的硒Se(Se(剧毒剧毒),),植物植物具有富集地下化学元素的能力。后来在当地的地下发现了具有富集地下化学元素的能力。后来在当地的地下发现了金属矿床。金矿地表面一吨的草中含金属矿床。金矿地表面一吨的草中含100100克金。克金。 慢性中毒后，头发中含有铅、砷。慢性中毒后，头发中含有铅、砷。2022-6-7总结总结 分析化学在工业、农业、国防等中肩负着极其重要的任分析化学在工业、农业、国防等中肩负着极其重要的任务。务。 Chemical AbstractChemical Abstract摘录摘录分析化学
31、分析化学杂志的文章在国内杂志的文章在国内所有杂志中名列榜首所有杂志中名列榜首, ,可见现代科学对分析测试的重视程可见现代科学对分析测试的重视程度。度。 2022-6-7正如正如19911991年年IUPACIUPAC国际分析科学会国际分析科学会议主席议主席E.NIKIE.NIKI教授所说，教授所说，2121世纪世纪是光明还是黑暗取决于人类在是光明还是黑暗取决于人类在能能源与资源科学、信息科学、生命源与资源科学、信息科学、生命科学与环境科学四大领域科学与环境科学四大领域的进步，的进步，而而取得这些领域进步的关键问题取得这些领域进步的关键问题的解决主要依赖于分析科学。的解决主要依赖于分析科学。2022-6-7三、对同学的要求三、对同学的要求重要性：重要性：对工科专业学生来说，分析化学是一门基础课程，工科专业学生来说，分析化学是一门基础课程，把无机化学的理论应用到分析化学中来，着重把无机化学的理论应用到分析化学中来，着重 培养严格培养严格认真实事求是的科学态度，观察分析和判断问题的能力，认真实事求是的科学态度，观察分析和判断问题的能力，精密细致进行实验的技能。精密细致进行实验的技能。1、记好笔记；、记好笔记；2、独立完成作业；、独立完成作业；3、做好实验；、做好实验；4、看参考书。、看参考书。
